创新材料助力水污染治理：去除水中有毒金属

来自 实验室仪器网

在发表于ACSCentralScience的一项研究中，研究人员描述了一种糖类聚合物，它可以将重金属结合成不溶性团块，以便于简单去除。在概念验证研究中，该聚合物消除了被这些持久性污染物污染的河水中的离子镉和铅。

水中的重金属污染对水生生物和人类都构成威胁。虽然人们已经使用植物基、糖衍生的聚合物来去除这些元素，但它们通常需要额外的成分来稳定或溶解在水中。

这种新型糖状聚合物可以形成不溶性团块，轻松去除重金属，简化去除过程。在实验中，该聚合物有效地去除了受污染河水中的铅和离子镉。

饮用水中某些重金属离子浓度过高可能会造成危害，而传统的过滤方法则非常耗能。这些方法通常依赖于金属捕获膜，而这些膜可能会堵塞，需要经常更换。研究人员从植物中寻找灵感，因为植物通过将金属离子包裹在由重复的糖单元构成的多糖屏障中来保护细胞。

在最近的一项研究中，芦荟和秋葵等植物的粘性多糖提取物被用于过滤废水中的微塑料。然而，一些多糖会溶于水，需要额外的成分来形成不溶性凝胶，以捕获和去除金属。

卡桑德拉·卡尔曼和她在德克萨斯大学奥斯汀分校的研究团队旨在开发一种具有类似糖的结构和可调节水溶性的单一材料，以去除水中的重金属。

该团队设计了几种聚合物，这些聚合物的特点是水溶性碳水化合物附着在不溶性骨架上，就像手镯上的护身符一样。初步实验表明，一种碳水化合物“护身符”上的羧酸基团在吸引和结合离子镉方面特别有效。

在对添加了离子镉的水进行测试时，含有羧酸的聚合物在三分钟内形成了可见的团块，可以通过过滤溶液轻松去除。

通过调节水的pH值，团块可以溶解，释放出镉，使聚合物可重复使用。这种材料在结合、凝结和再溶解三个循环中保持了其金属捕获效果，显示出作为可重复使用的水净化解决方案的潜力。

作为概念验证，研究人员在掺有铅和镉离子的科罗拉多河水中测试了含碳水化合物的聚合物。在这个样本中，钙离子、钠离子和镁离子的浓度比其他金属高得多。

在一天的时间里，该聚合物吸收了少量其他金属离子，并去除了高达20%的镉和45%的铅。研究人员认为，这种新材料是朝着开发更高效、可重复使用、更有针对性的水净化材料迈出的有希望的一步。

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